PLC——Power line Communication電力載波通訊,是電力系統特有的通訊方式,電力載波通訊是指利用現有電力線,透過載波方式將模擬或數字訊號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網路,只要有電線,就能進行資料傳遞。
技術說明
雲梯PLC技術
一、PLC技術概述
PLC技術(英文:Power line communicaon),電力載波通訊技術。透過電力線(交流或者直流)傳輸數字訊號。PLC技術發展了幾十年,最早在電力傳輸中採用。目前有兩大應用方向.
第一是低壓、中壓和高壓的交流電力傳輸系統中使用。屬於窄帶PLC
電力傳輸系統中,例如抄表,再例如某些中高壓電力傳輸段,4G沒有覆蓋,那麼節點之間的通訊採用電力載波。這類電力系統,一般要求的速率在幾百BPS到幾百kbps,傳輸某些重要的感測器資料或者應用資料。傳輸距離要求比較長,一般按公里為單位計算。通訊時延高,有可能達到幾個小時。器件代表廠家如我們國內的東軟公司。
第二是家庭或者某些特殊場景下采用。歸類於寬頻PLC。實現在電力線、電話線、以及同軸電纜上資料傳輸,滿足家庭數字多媒體傳輸的需要而制定的標準。這類傳輸以傳輸速率高為特點,在幾十Mbps,能夠實現乙太網的連線通訊。傳輸距離已在500米範圍內。通訊時延非常低,要求達到ms級別。國際上,此類標準有兩種:一是Homeplug AV 和G.hn兩種。
在整個網際網路通訊標準上,PLC技術和wifi、網線、光纖、ADSL等雖然是不同的通訊傳輸介質,但在應用中互為補充。在不同的場景下選擇不同方式的通訊方式,以滿足不同的場景需求。
經過多年的開發,我們認為,在電梯這個特殊場景下,PLC技術是最為適合的選擇。我們新再靈的PLC技術,採用的是Homeplug AV協議。能夠將乙太網,透過調製解調的方式,在電梯的照明供電線上傳輸,實現影片、圖片以及快速的感測器資料連線,同時滿足多媒體直播等各種應用要求,以支撐雲梯物聯網的各種業務要求。
二、電梯場景的分析和描述
為什麼電梯場景下,PLC是最為合適的選擇?我們從四個方面來分析
1. 通訊距離
電梯是執行在一個密閉的井道內。電梯的井道,從幾十米到幾百米不等。電梯就是執行在此密閉空間裡,不停的上下往復。我們選擇的通訊方式,必須滿足電梯井道的要求。電梯根據實際樓層的不同,從幾十米到幾百米不等。
電梯的執行速度也要考慮。有的電梯,能到達6米/S,200多公里的時速。這對通訊也會造成一定的影響。
2. 安全要求
電梯是特種裝置,第一要求是不能影響電梯的工作。無論從電磁干擾到網路安裝等,都不能對原有電梯系統造成影響。
3. 執行環境
電梯本質上是機電一體化裝置。系統中有兩個電動機。一是電梯主電動機,千瓦級別,二是電梯門機電動機,百瓦級。在電梯執行是,電梯井道內出現複雜的電磁環境。這些電梯環境,會對通訊的可靠性帶來重大的影響。
不同廠家和種類的電梯,此執行環境有很大的不同。
4. 外部環境
外部天氣的影響,在電梯物聯網的執行中,不可忽略。雨雪天氣、溼度、溫度、海拔高度,都會對通訊帶來相當的影響。我們國家電梯,從北方到南方,外部環境差異非常大。通訊方式的選擇,要能適應所有的地區。
綜上所述,既要適用上述電梯場景,滿足不同地區、不同種類和廠家的電梯、不同樓層、不通速度的電梯,又要滿足電梯物聯網的通訊速率高(多媒體播放、影片AI分析、圖片AI分析等)的要求,PLC是最最佳化的選擇。
三、雲梯PLC的技術
PLC技術包含很多的技術細節。我將此分成兩類,第一類是PlC通用技術,第二類是PLC特殊技術。
PLC通用技術,包括4層,簡單介紹如下:
A. 物理底層調製解調技術,採用高階前向糾錯、通道預估、自適應能力的OFDM,載波子波段在2M~60M,實現500M的底層資料速率。(注意:電力系統的窄帶PLC中,一般不採用OFDM方式)
B. MAC層則綜合使用具有QoS保證的TDMA分時多重進接有序接入和CSMA競爭接入兩種方式,並透過快速自動重發請求(ARQ)可靠傳送.
C. 支援TDMA和FDMA,即相容分時多重進接和分頻多重進接,以便相容BPL寬頻接入
D. 協議棧支援多種上層協議,如802.3、IP and UPNP
上述通用技術,需要每個研究PLC的廠家,都必須具備。除此之外,應用到電梯場景,必須採用一些特定的技術,不然,PLC在電梯場景下應用,可靠性和時延也得不到保證。
我們的雲梯PLC,有2個特殊的技術:
1、 強自適應能力的OFDM調製解調方式(軟體演算法)
我們針對電梯場景下的照明供電下的電力線干擾方式,對OFDM的方式進行了最佳化。簡單描述就是:對電梯的電動機啟停和空間輻射,透過試驗場景建立了電梯不同執行階段的特徵點,然後在調製解調時,避開受到干擾的子載波頻段。整個過程由演算法自學習實現和特徵點的匹配、剔除,以達到降低PLC傳輸時延和高可靠傳輸的目的。
電動機的啟停帶來的影響,是PLC的首要處理的內容。
2、解決干擾的方法
電力線傳輸上,共有4種類型的干擾:電力線的浪湧、諧波干擾,容性干擾、感性干擾,分徑干擾。這四種干擾即影響調製,也影響解調的復原。
A. 硬體上,針對電梯的照明線路的上述4個方面,對發射驅動電路、接受檢測電路進行相應的抗干擾設計。
B. 軟體驅動上,根據連線質量進行,進行調製解調的發射功率進行自適應的調整。上述兩點,是我們雲梯PlC的技術上的主要處理點,結合起來,是雲梯的PLC的可靠性和時延的效能會得到全面的提高。
開發團隊
·帶隊負責人:蔡巍偉
蔡巍偉,浙江新再靈科技股份有限公司產品技術研發中心總經理,高階工程師,碩士學歷。
負責研發團隊演算法、大資料、雲平臺建設及雲梯產品升級改造,曾在海康威視從事13年影象處理、AI視覺研發及管理,主導其第一代智慧影片監控產品開發及場景落地工作,具有豐富的演算法框架設計、演算法工程化及產品化經驗,精通演算法在各類處理晶片中的移植最佳化。負責杭州城市大腦等政府平臺建設及專案落地實施、維小保物業/維小保維保軟體產品開發及運營;進行社群產品梯豆的產品探索。
·團隊其他重要成員:吳磊磊、施行、王超、朱鯤等
·隸屬機構:新再靈科技
浙江新再靈科技股份有限公司是一家基於電梯場景的人工智慧和大資料服務企業,擁有發明專利及軟著200餘項。一直以來公司秉持讓垂直出行更美好的企業之道,致力於提升電梯安全管理能力和效率,讓電梯場景數字化和更有價值。浙江新再靈總部位於杭州,旗下擁有上海梯之星資訊科技有限公司、北京梯豆科技有限公司、浙江新怡科技有限公司等以及分佈在全國的31家控股子公司。截止目前,公司產品雲梯已經在全國104個城市,安裝上線超過15萬臺,為全國7000餘小區提供電梯智慧管理,每天保障數億人次的出行安全。
相關評價
新再靈企業致力於數字化城市治理下電梯智慧管理,聚焦民生問題,站在行業前沿。雲梯裝置符合溫州市電梯智慧化檢測裝置,是貼近民生的好工程、好專案,符合社會治理現代化需求,值得廣泛推廣應用。
——溫州市市場監督管理局主任 郭江華
浙江新再靈科技股份有限公司的雲梯裝置符合上海市智慧電梯檢測終端需求,裝置均有檢測報告,符合國家相關部門要求,進一步提高了對電梯安全數字化監管的能力,提升了電梯安全執行水平,有效保障乘梯人出行安全。
——上海市聯合電梯安全技術促進中心主任 胡暉